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1、第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.1概述6.2自重应力场特征6.3地应力研究中的主要成果6.4岩体天然应力场的基本特征6.5地应力测试方法6.1.1研究地应力场是岩体工程建设的迫切需要岩体与其它材料的显著不同是始终处于天然应力场中,但岩体中各点应力状态、分布规律及大小不同。工程建筑物的失事、破坏都直接与天然应力场有关例如：湖北某水电站基坑由于水平应力作用，坡脚发生80mm的水平位移。甘肃金川镍矿一运输巷道，埋深450m，巷道走向N60W，开挖后，破坏严重，后经地应力测试，有强大水平应力作用，18.0
2、---19.5MPa,方向N30E,与巷道走向正交.第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.1概述6.1.2对地应力场的认识过程1878年,瑞士地质学家Heim,提出静水应力假说;1932年,美国胡佛大坝进行地应力测量;1952年,N.Hast在瑞典矿山中测量地应力;1960‘S---1970’S,地应力测试在国外广泛开展;1970‘S---1980’S,苏联水压致裂测量最大深度5.1KM;1990’S测试深度10.0KM;中国,1960‘S,开始测试,64年,钻孔深度80m;1980’S---90’S,
3、重要的水电工程测试,二滩、龙羊峡、三峡等第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.1概述6.1.3地应力场成因1）板块运动2）地幔热对流3）地球旋转4）重力5）温度梯度6）岩浆侵入7）水压梯度第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.1概述形成:地球引力作用特点:1)垂直与水平应力均为压应力,水平应力由垂直应力诱导产生,无剪应力;2)自重应力场是稳定应力场,不是时间的函数.自重应力场:第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.2自重应力场特征6.2.1金尼克假说岩体处于弹性状态,侧压系数第6章岩体天然应力状态及其测试
4、技术6.2自重应力场特征6.2.2海姆假说1878年瑞士地质学家Heim提出:在岩体深处的原岩垂直应力与其上覆岩层的重量成正比,而水平应力与垂直应力大致相等.即适用条件:深部岩体,(即流变性塑性岩体)第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.2自重应力场特征6.2.3自重应力场的一般特点1)在线弹性岩体中的自重应力场中,岩体的侧压系数随深度增加而增加,深度小于300m时,水平应力仅为垂直应力的10--20%,在2000M,二者相等.为静水压应力场.2)在粘弹性或粘性岩体中,不论深度如何,侧压系数均为1.自重应
5、力场均为静水应力场.第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.2自重应力场特征第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.2自重应力场特征重点:自重水平应力与岩性密切相关.金尼克假说对应弹性岩体海姆假说对应粘性与塑性岩体岩体特性与围压密切相关,围压增加,岩体向延性转化.确定自重应力场的方法:确定该地的岩体特性,埋深等,再选择用什么理论.第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.3地应力研究中的主要成果1)地应力场以水平应力为主,浅部适用,中国基本适用;2)应力转化的临界深度地区临界深度冰岛200m中国(广东)250--
6、-300德国中西部400m日本600m南非与美国1000M第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.3地应力研究中的主要成果3)主要地区地应力场分布特征美国(a)加州----内华达最大主应力NE35---45(0--500m)(b)中不俄明---新墨西哥最大主应力NE35---45500850m第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.3地应力研究中的主要成果美国的总体规律方向NE向40---45
7、0----5000m内第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.3地应力研究中的主要成果苏联a)波罗地盾max=10050kg/cm2b)乌拉尔地区max=400200kg/cm2c)阿尔泰地区max=700350kg/cm2d)贝加尔地区max=1000500kg/cm2第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.3地应力研究中的主要成果中国特点:我国主要受印度洋板块与太平洋板块与欧亚板块的相对运动作用,形成了中国的地应力分布特征a)喜马拉雅山前缘潜在的逆断型应力状态分布区EW,垂直于喜马拉雅山
8、脉近东西向;b)中部潜在的走滑型应力状态分布区,NE;c)华北华东地区张剪性走滑型应力状态分布区第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.3地应力研究中的主要成果第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.3地应力研究中的主要成果第6章岩体天然应力状态及其测试技术6.4岩体天然应力场的基本特征6.4.1基本特征1)地壳中主应力为压应力,方向基本上是铅直和水平的.2)垂直应力随深度呈线性增长.3)水平应力分布特点a)绝大部分最大水平应力大
